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碳酸钙晶须/天然橡胶复合材料的研究

陈晰  
【摘要】:本文采用绿色环保、价廉的碳酸钙晶须作为天然橡胶的补强材料,制备碳酸钙晶须/NR复合材料。选用Si-69、硬脂酸钠、NDZ101、硬脂酸和十八酸锌等五种表面处理剂对碳酸钙晶须进行表面处理,研究了表面改性剂的种类、用量,改性碳酸钙晶须用量对碳酸钙晶的表面性能、碳酸钙晶须/天然橡胶复合材料的微观结构、物理机械性能、交联密度、热稳定性、动态力学性能、加工性能等性能的影响。 研究结果表明:五种表面改性剂均能改善碳酸钙晶须的表面性能,提高碳酸钙晶须与NR的界面结合力,碳酸钙晶对NR起到明显的补强作用。改性碳酸钙晶须/NR复合材料的物理机械性能都有了明显的提高。其中Si-69改性碳酸钙晶须/NR复合材料的物理机械性能最佳,其300%定伸应力,拉伸强度,撕裂强度,和交联密度比纯胶分别提高了0.51Mpa,7.1Mpa,7.53Mpa和2.14*10-5mol·Cm-3。碳酸钙晶须/NR复合材料热稳定性也得到了一定的提高。经Si-69表面处理过的碳酸钙晶须/NR复合材料热稳定性能最佳,其起始热降解温度(to)、最大热降解温度(tp)和终止热降解温度(tf)均比纯胶提高了4℃。DMA结果表明:碳酸钙晶须的加入天然橡胶使损耗因子tan δ降低,玻璃化转变温度向低温方向移动,提高了其低温使用性能,其中当Si-69改性碳酸钙晶须含量为5%时,复合材料的损耗因子tan6降低最多,玻璃化转变温度为-82.8℃,其耐寒性最好。RPA的测试结果表明:五种不同表面改性剂改性碳酸钙晶须/NR混炼胶都是随着应变的增大,混炼胶的G’和G”随之降低,并逐渐趋于稳定;tan6则随着应变的增大而增大。改性碳酸钙晶须/NR混炼胶的G’和G”加入天然橡胶后,都比纯天然橡胶高,而tanδ则比纯天然橡胶低。


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